W astronomii pozaziemskie niebo to widok przestrzeni kosmicznej z powierzchni planety (lub powiązanego ciała w przestrzeni) innej niż Ziemia. Jedynym pozaziemskim niebem, które zostało bezpośrednio zaobserwowane i sfotografowane przez astronautów, jest niebo Księżyca. Niebo Wenus, Marsa i Tytana było obserwowane przez sondy kosmiczne przeznaczone do lądowania na powierzchni i wysyłania obrazów z powrotem na Ziemię.

Ogólne czynniki wpływające na wygląd pozaziemskiego nieba

Pozaziemskie niebo wydaje się być różne z wielu powodów. Najważniejsze czynniki to:

  • Obecność i gęstość atmosfery — jej brak (np. Księżyc) daje czarne niebo nawet w ciągu dnia; gęsta atmosfera (np. Wenus) rozprasza światło i tworzy jasne, rozmyte niebo.
  • Skład chemiczny atmosfery — różne molekuły i aerozole rozpraszają światło inaczej (np. tlen powoduje rozpraszanie Rayleigha na Ziemi, natomiast pyły żelazowe na Marsie nadają mu ceglany odcień).
  • Cząstki zawieszone i chmury — pył, mgła i chmury wpływają na kolor i przejrzystość oraz na efekty takie jak zachody słońca czy halo.
  • Położenie i jasność Słońca oraz innych źródeł światła — kąt Słońca nad horyzontem, wielkość tarczy słonecznej i odbite światło od pobliskich ciał (np. Ziemia widoczna z Księżyca) zmieniają oświetlenie.
  • Obiekty astronomiczne — widoczne mogą być naturalne satelity, pierścienie, jasne planety, mgławice czy gwiazdy; ich widoczność zależy od rozświetlenia atmosfery i jej przezroczystości.

Księżyc

Na Księżycu prawie nie ma atmosfery, dlatego niebo jest czarne nawet w ciągu dnia. Słońce i gwiazdy są widoczne w tym samym, ciemnym tle — brak rozproszenia powietrza oznacza, że nie występuje niebieski lub czerwony kolor nieba. Horyzont jest ostry, cienie bardzo kontrastowe, a źródła światła (Słońce, Ziemia) wyglądają bardzo jasno. Astronauci misji Apollo oraz późniejsze lądowniki wykonały liczne fotografie i relacje z obserwacji nieba z powierzchni Księżyca.

Mars

Mars ma cienką atmosferę zawierającą pył bogaty w tlenki żelaza. Pył ten rozprasza światło i nadaje niebu czerwono-pomarańczowy lub "butterscotch" odcień w ciągu dnia. Interesującą cechą marsjańskiego nieba są niebieskie zachody słońca — pył drobny i sposób jego rozpraszania (przede wszystkim rozproszenie Mie) powodują, że w okolicach Słońca dominuje niebieskie światło, podczas gdy reszta nieba pozostaje rdzawa. Gwiazdy są widoczne nocą, a Słońce na Marsie ma mniejszy pozorny rozmiar niż na Ziemi (Mars jest dalej od Słońca), przez co tarcza słoneczna wydaje się nieco mniejsza. Widoki z powierzchni dostarczyły sondy takie jak Viking, Pathfinder, Spirit, Opportunity, Curiosity i Perseverance.

Wenus

Wenus ma bardzo gęstą atmosferę zdominowaną przez dwutlenek węgla i zasłoniętą grubą warstwą chmur kropelek kwasu siarkowego. Ciśnienie przy powierzchni jest ogromne, a warunki termiczne ekstremalne — to wszystko powoduje, że warunki oświetleniowe są bardzo rozproszone. Lądowania radzieckich sond Wenera (Venera) wysłały z powierzchni obrazy pokazujące złotożółto-pomarańczowe, bardzo rozproszone światło; Słońce jest ledwo widoczne jako przytłumiony dysk lub nie jest widoczne wprost z powodu gęstych chmur. Niebo na Wenus nie przypomina nic z ziemskiego — panuje stałe rozproszone, przygaszone światło i pełne zachmurzenie.

Tytan

Tytan, największy księżyc Saturna, ma gęstą, bogatą w azot atmosferę z organicznym, pomarańczowym zamgleniem. Zdjęcia z misji Huygens i sond orbitalnych pokazały pomarańczowo-brązowe niebo z widocznym, przytłumionym Słońcem oraz charakterystycznym zjawiskiem rozjaśnień i warstw struktur mgły przy horyzoncie. Warunki skłaniają do porównań z mglistym wczesnym porankiem na Ziemi, lecz z dominującym, organicznym odcieniem.

Obserwacje, symulacje i prognozowanie wyglądu innych nieb

W przypadku nieba, które nie zostało bezpośrednio lub pośrednio zaobserwowane, jego pojawienie się można symulować na podstawie znanych czynników: pozycji Słońca i innych ciał niebieskich względem powierzchni, profilu atmosfery, typu i rozmiaru cząstek zawieszonych, obecności chmur i warunków terenowych. Symulacje wykorzystują modele rozpraszania (Rayleigh, Mie), danych meteorologicznych i wyników obserwacji z orbit czy przelotów sond. Dla egzoplanet przewidywania opierają się o widma atmosferyczne i parametry orbitalne, ale pozostają obarczone dużą niepewnością.

Co jeszcze może zmieniać wygląd nieba

  • Aurory i interakcje magnetosferyczne — mogą występować na planetach z polem magnetycznym.
  • Cykle pogodowe i burze pyłowe — na Marsie potężne burze mogą całkowicie zmienić oświetlenie przez tygodnie.
  • Efekty związane z pierścieniami czy pobliskimi ciałami — np. cienie pierścieni, jasne lub ciemne plamy na niebie wynikające z odbitego światła.
  • Wpływ działalności ludzkiej — przyszłe bazy i pojazdy stworzą lokalne źródła światła oraz zmienią lokalne warunki widoczności.

Podsumowując, pozaziemskie niebo może wyglądać bardzo odmiennie od ziemskiego — od całkowicie czarnego widoku nad Księżycem, przez rdzawo-pomarańczowe odcienie Marsa, po gęsto rozproszone, żółtawe niebo Wenus i mglisty pomarańcz Tytana. Różnice wynikają przede wszystkim z obecności i składu atmosfery, zawieszonych w niej cząstek oraz układu Słońce–planeta–obserwator. Tam, gdzie brak bezpośrednich obserwacji, naukowcy łączą dane z misji, modelowanie i symulacje, aby odtworzyć wygląd nieba innych światów.